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钢结构典型构件的加工制作

钢结构典型构件的加工制作

根据结构特点,将主要构件划分为焊接H型钢、十字柱、王字柱、大桁架、管构件及螺栓球几种典型构件,该主要加工制作工艺如下:

一,焊接H型钢梁柱制作工艺:

1,下料:

1.1原材料的要求:

1)钢材应附有质量证明书,并符合设计图纸的要求。

2)钢材表面锈蚀、麻点或划痕深度不得大于该钢材厚度负偏差值的一半,钢材实际厚度不得小于允许的最小厚度,断口处不得有分层等缺陷。

3)钢板矫正后允许偏差为(1米范围内):

δ>14f≤1.0mm

δ≤14f≤1.5mm

4)角钢肢的垂直度应不大于b/100。

5)材料流转时应避免损伤母材,避免在母材上造成伤痕。

1.2所用主要设备:

1)钢带设备

2)门式火焰切割机

3)光电跟踪切割机

4)数控等离子切割机

5)HS-38MI高精度高速开先机(开坡口)

6)MZ1000-1埋弧自动焊机

7)碳弧气刨

8)行车配合

1.3号料加工:

1)认真熟悉施工图纸及工艺要求,理解各种技术文件后方可施工。

2)必须按照排料图、原寸等加工资料要求的规格、材质进行施工,不得擅自代用;号料作业应严格按照型板和测量钢带等原寸资料进行,所有原寸资料上的必要事项都应通过号料反映在实物上。

3)板材拼接均采用埋弧焊。

4)号料时应把引弧板、熄弧板一并号出,规格为:

板材拼接材料100×150mm。

T型接头为100×200mm(翼板引、熄弧板)、100×150mm(腹板引、熄弧板),其坡口形式、厚度、材质应与母材相同。

5)柱的拼接要求:

翼板与腹板的拼接缝应互相错开200mm以上。

6)拼接缝与劲板错开大于100mm以上。

7)柱翼缘板、腹板长度方向加放余料50mm,焊接后进行矫正,矫正合格后切头,多节柱上下端各余留5mm切削余量。

8)翼缘板和腹板的落料用自动氧-乙烯直线多头切割机进行。

9)板材的拼接应在组装前进行,焊后冷却24小时后进行UT100%探伤。

10)小件切割采用光电跟踪仿型切割机,异型板切割采用数控等离子切割机。

11)号料精度如下表所示:

项目

允许偏差mm

基准线位置

±0.5

零件外形尺寸

±1.0

12)使用的各种计量器具都必须是经过计量检测部门检验过的计量器具。

13)切割要求:

气割余量(mm)

板厚mm

切割间隙mm板厚mm切割间隙mm

10-30

250-803

30-50

2-380-1603-4

气割的允许偏差(mm):

项目

允许偏差mm

零件宽度、长度

翼缘板±3.0;腹板±1.0

切割平面度

0.05t且不大于于2.0

割纹深度

0.3

局部缺口深度

1.0

零件切割表面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。

1.4坡口加工:

1)坡口加工按照原寸资料或加工作业指示票来进行。

2)坡口加工采用:

自动火焰切割机、自动开先机。

3)气割产生的钢渣、熔瘤用打磨机磨平。

4)坡口加工的精度如下:

项目

允许偏差

mm

钝边

±1mm

坡口面角度

±5°

坡口面粗糙度

0.2mm

坡口面垂直度

≤1/20

1.5.可追溯性要求

下料后,必须将母材的材质、炉号、批号和零件号用钢印打到每一块零件上;在每块余料上用钢印打上材质、炉号、批号;加工过程中,要求作好自检记录(随时抽查,完工后收回),在每张作业票上注明所用钢材的材质、炉批号(随时检查)。

二,加工:

1.主要设备:

1)ZYZ-104型桥式摇臂钻床

2)SCOM数控平面钻床

3)6BH-1000三维数控钻床

4)端面铣床

2.钻孔:

1)连接板上的孔均采用加工S-COM数控平面钻床钻孔。

2)H型构件主体上的孔待BH矫正合格两端部铣平后,截面高度小于1000mm的H型构

件采用6BH-1000三维数控钻床钻孔,截面高度大于1000mm的H型构件采用钻模板钻孔,以钢柱上端端铣平面为基准进行画线钻孔,画线时用划针画出翼缘板或腹板的中心线及第一排孔心中心线,然后选择正确的钻模板,对准中心线,固定钻模板进行钻孔。

此工程群孔很多,使用钻模板时,要特别注意尺寸。

3)钻头应与零件保持垂直,钻孔后应对孔边毛刺等打磨干净。

4)高强螺栓孔偏差要求:

项目

允许偏差mm

孔径偏差:

0--+1.0

圆度

2.0

垂直度

0.03t且≤2.0

同组内任意两孔间距

±1.0

5)螺栓孔的允许偏差超过上述规定时,不得采用钢块填塞,可采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。

3.端部铣平:

1)钢柱两端部铣平方法:

采用端面铣进行。

2)与BH柱主体接触面的柱底板需要切削5mm。

3)端部铣平的允许偏差应符合下表的规定

端铣平面的截面尺寸偏差:

项目

允许偏差

两端铣平时构件长度

±2.0

两端铣平时零件长度

±0.5

铣平面的平面度

0.3

铣平面对轴线的垂直度

L/1500

4)顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴,用0.3mm塞尺检查,其塞入面积应小于25%,边缘间隙不应大于0.8mm。

三,组立WH:

1.使用设备:

1)BH型钢生产线

2)BH组立胎架(用于腹板宽大于1200mm或翼缘板大于500mm或翼缘板厚大于50mm构件)。

工艺流程

2.组装步骤:

具体制作要领如下:

1)装配前对焊缝周边50mm以内,清除浮锈锈和杂质。

2)定位焊所用焊丝与焊件材质相匹配,采用CO2气体保护焊。

3)用H型钢组立机组立WH如下图

4)用胎架组装如下图

5)组立要求

截面高度允差±1mm(包括柱端部和含有斜支撑连接的梁),其余截面高度允差±3mm;截面宽度允差±3mm;腹板中心偏移允差±2mm;翼缘板垂直度允差b/100且≤2mm;弯曲矢高≤L/1500且≤5mm;扭曲允差h/250且≤5mm。

四,WH焊接:

1.使用设备:

1)HLC型焊接操作机

2)YG-15型翻转机

3)MZ-1000(1250)-1自动埋弧焊机

4)XC-500型CO2焊机

5)RSN-2000型电弧栓钉焊机

6)KOCO拉弧栓钉焊机

7)碳弧气刨

8)行车配合

2.焊接方法使用范围及焊缝等级:

1)焊接方法使用范围

(1)埋弧自动焊接:

钢板拼接料的焊接、BH的主焊缝焊接。

(特别强调:

钢板拼接不允许手工电弧焊和CO2气体保护焊。

(2)手工电弧焊:

焊缝的修补焊、拼接的点焊。

(3)CO2气体保护焊:

组立时的点焊,劲板、底板的焊接。

2)焊缝等级:

按本工程的技术要求执行。

3.焊接规范:

1)埋弧自动焊

焊接方法

板厚mm

焊丝直径mm

接头型式

焊接顺序

焊接电流A

焊接电压V

焊接速度mm/min

埋弧自动焊

20~60

Φ4

X

正反

550~600650~750

30~3534~36

400~500450~550

2)CO2气体保护焊

道次

焊接方法

焊丝直径mm

焊接电流A

焊接电压V

焊接速度m/h

气体流量l/min

1

GMAW

Φ1.2

180-280

26-32

16-28

22

3)手工电弧焊

焊接方法

焊条直径mm

焊接位置

焊接电流A

焊接电压V

焊接速度m/h

手工电弧焊

Φ3.2

100~130

20~24

9~12

90~120

20~24

8~10

4.焊接准备:

1)焊接工艺评定:

(1)评定范围经监理审批同意后实施。

(2)焊接工艺评定合格后,工艺参数纳入工艺用于实际生产。

2)焊接前应清除焊接区表面氧化物、油污、水、浮锈等杂物。

3)采用CO2气体保护焊:

HO8Mn2SiA,严禁在焊缝区域以外的母材上任意打弧。

4)定位焊缝有裂纹时应用砂轮或碳弧气刨彻底清除,重新进行点焊。

5)装配前对焊缝周边50mm以内,清除浮锈锈和杂质。

6)钢板采用整体拼接,正面焊接后,反面清根焊接。

7)焊工应经过考试并取得合格证后方可从事焊接工作,合格证应注明施焊条件、有效

期限。

焊工停焊时间超过六个月应重新考核。

5.对于板厚较大的主材,要求焊接前要进行预热处理:

焊接前预热及层间温度的控制宜采用电加热器、火焰加热,并采用红外线温度测量仪器测量。

6.装配焊接

1)装配焊接应限于最少程度,焊缝长度和间隔长度应符合以下标准

板厚(tmm)

焊缝长度手工、半自动焊

间隔(mm)

备注

t≤6

30mm以上

300

400

t>6

50mm以上

2)装配焊接的位置应避免在构件的始终端、角度处等。

7.高度不大于1200mm的构件在埋弧焊生产线上焊接(见下图),其余在焊接胎架上焊接。

8.引弧板要切除后打磨平整,严禁用锤敲落。

9.栓钉焊接:

1)将钢柱放到焊接架上。

2)栓钉焊接前将栓钉分部范围内的水、油、锈及杂物清除干净。

3)磁环受朝或产品有烘干要求时应按要求烘干。

4)按栓钉分布图在钢柱上用划针划出横向线和纵向线,形成网格,横、纵线的交叉点即为栓钉的焊接位置。

5)用栓钉焊机施焊时,要保证栓钉垂直钢柱表面,再焊接。

6)焊接完成后要及时将磁环清除,并打扫干净焊接区域。

五,矫正及起拱:

1.使用设备:

1)H型钢翼缘液压矫正机

2)2000吨液压机

3)起拱胎架

4)行车配合

2.矫正:

翼缘板:

用BH线上的翼缘板矫正机或火焰矫正翼缘板的垂直度。

旁弯采用压力机或火焰矫直。

低合金结构钢在加热矫正时,加热温度不得超过900℃。

加热矫正后应缓慢冷却。

3.起拱:

1)火焰起拱,在胎架上进行,如图

高度大于1200mm梁用火焰起拱。

2)压力机起拱

高度小于等于等于1200mm梁用压力机起拱。

六,组装工艺:

1.组装零件:

1)钢柱组装时,第一层钢柱以钢柱顶端端铣平面为基准向下进行组装,第二层钢柱以底面为基准向上组装。

2)顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴,用0.3mm塞尺检查,其塞入面积应小于25%,边缘间隙不应大于0.8mm。

2.钢柱牛腿组装:

1)牛腿制作:

牛腿BH组装、焊接、矫正后,在自动电锯床上切断,在SDIH2000BA数控钻床上钻孔,等待组装到柱本体上。

2)牛腿组装:

(1)牛腿整体组装在组装胎架上进行。

(2)组装前将胎架顶面用水准仪调整到水平。

(3)将定位钢带固定到柱上,牛腿依据钢带标记定位。

3.结构整体高度保证措施:

1)采用钢带技术,减少尺寸误差。

2)采用数控等离子切割,减少下料误差。

3)钢柱两端接口均端铣。

七,大桁架制作工艺:

1,总体制作方案:

1.1根据吊装、运输方式确定构件出厂方式、分段长度,一般分段长度宜为14-18米。

大桁架上、下弦杆及腹杆可散件出厂。

1.2制作组装平台,并根据设计要求和制作要求按不同分段长度确定每段梁的拱度值。

1.3桁架出厂前要进行预拼装,检查预拼装合格后才可以发货。

1.4协助工地进行组装.

2,桁架类型:

桁架可划分为通用构件和节点两部分。

通用构件主要是指BH构件,组成弦杆和腹杆。

此类构件原则上按BH构件进行制作,端部留出铣削余量,制作、焊接、校正后进行端铣,作准构件长度。

见构件制作的相关内容。

典型的桁架见下图:

桁架上的节点如示意图所示,分为上弦节点和下弦节点。

节点制作示意图

制作时为保证节点上每个方向都与伸出的牛腿准确连接,节点板通常整体下料,用数控切割机切割外形。

当尺寸超出数控切割机范围时,用型板辅助下料。

若钢板宽度难以满足节点要求需要拼接时,一般应先拼接,后下料。

3,大桁架的制作流程:

4,桁架加工制作工艺:

4.1装配:

在节点的翼缘板上划线,保证腹板、隔板位置准确。

依次装配腹板和隔板。

焊接

需要在另一件翼缘板装配之前焊接的部位,应先焊接,通常采用CO2气体保护焊焊接。

焊接参数、预热、后热以及焊后处理均按相关工艺要求执行。

盖板

借助外侧定位块,保证上下翼缘板位置准确。

4.2组装:

由于桁架尺寸较大,受运输条件的限制,在计算机整体放样的基础上,厂内先制作桁架中的H形构件,然后对桁架逐一进行整体组装,工厂组装时在地面按1:

1放实样,根据组装要求设置必须的定位胎架。

将放出的实样线引到胎架的装配平面。

胎架上的放样线经检验合格后开始组装应装构件。

组装以桁架上弦的上平面作为基准,计入设计给定的起拱值进行整体组装。

现场连接节点用螺栓连接时,用销钉穿入螺栓孔,保证螺孔偏差为0.5mm;现场连接节点焊接连接时,则上弦保证上平面尺寸,下弦保证下平面尺寸,构件厚度以中心线为基准。

桁架上下弦连接节点不在同一立面时,要制作工艺连接节点,固定上下弦,以保证组装准确。

组装后用圆冲打钢印,作好组装标记。

发运单元一般应做成带有节点的上下弦杆构件,腹杆做成直段,而上下弦杆构件的长度不应超过18米,并在分段处焊接临时连接板,到工地穿孔定位,保证顺利安装。

4.4焊接和校正:

整体装配后进行焊接,用CO2气体保护焊焊接,对称进行,按焊接工艺要求进行预热和保温。

焊后进行校正。

4.5除应力

大型节点及焊缝较为集中的构件焊后进行消除应力处理。

5.整体制作:

在专用平台上进行桁架的整体装配。

5.1平台:

由于桁架制作尺寸较大,必须设置专用平台,用水平仪检测平台的平面度,误差控制在5mm范围内。

清除装配范围内的垃圾,焊瘤,码脚等杂物。

并保证平台牢固固定。

5.2划线:

以桁架上弦构件的上平面为基准,按设计要求的起拱值放出起拱量,用专用划线工具作桁架各构件起拱后的位置线,划线误差应控制在1mm范围内。

5.3装配:

在构件装配线的外侧,用钢板制作定位块,点焊在平台上。

依次将应装构件吊上平台,调整位置,主构件装配到位后,装配用螺栓连接的节点板,螺栓孔用销钉定位,复测全部尺寸后再用点焊固定。

用圆冲在构件交点位置作安装标记,打出中心线和相交线。

填写安装记录。

5.4焊接:

厂内焊接的焊缝用CO2气体保护焊焊接,焊接要求见相关焊接章节。

根据不同焊缝制定具

体的焊接顺序,对称焊接,把焊接变形控制在最小范围。

5.5校正:

焊接后的变形原则上按发运分段用2000t油压机进行单件校正,局部变形采用火焰校正。

五,大桁架梁预拼装方案:

1.拼装场地要求:

1)预拼装场地长不小于45m,宽不小于25m,表面平整。

2)工厂3PB车间为钢筋混凝土地坪,桥式起重机为30吨起重能力,完全符合预拼装条件,可以作为预拼装场地。

2.拼装胎具:

1)拼装胎具主结构采用BH型钢及t=40mm钢板,胎具结构连接点全部满焊。

拼装胎具

2)胎具顶面根据弦杆或腹杆宽度设置活动调节钢板t=40mm,其下以4根M24×100全螺纹螺栓作高度调节器,以2块t=20mm经机加工的楔形垫板作活动调节板的支撑。

楔形垫板

3.预拼装工艺:

1)桁架放大样:

在地坪上放桁架大样,并在大样上标出连接口位置。

2)胎具设置:

在大样连接口处设2-5个胎具为一组,位置定好后,用[16将同组胎具上、下弦连在一起,使每组的2-5个胎具形成一个稳定的整体。

3)胎具调整:

胎具设置固定后,在活动调节板顶面相对于螺栓位置标记4点。

用水准仪DS2800测量每个胎具活动调节板上已标记4点的高程,并作详细记录。

选择一个合适高程做基点,以水准仪测控,旋转活动调节板下的螺母,以调整活动调节板高程和板本身的水平度。

当各测量点均调到同一高程后,将楔形垫块加到活动调节板下,夹紧。

4)在预拼装胎架上按图纸所示尺寸做出结构的大样标记线。

5)先将大桁架上、下弦杆按标记线摆放、连接、调整合格后,将单件牛腿(放于已调

整好的胎具上)临时点焊到弦杆上,再拼装腹杆,检查各节点接口、连接板及螺栓孔的详细尺寸。

6)高强度螺栓和普通螺栓连接的多层板叠,应采用试孔器进行检查,并应符合下列规定:

(1)采用比孔公称直径小1.0mm的试孔器检查时,每组孔的通过率不应小于85%;

(2)当采用比螺栓公称直径大0.3mm的试孔器检查时,通过率应为100%。

7)禁止用外力强力拼装,各部尺寸测定前,拼装时所用的临时装具、卡具、固定件要全部拆除。

8)预拼装检查合格后,应标注中心线、控制基准线等标记,必要时应设置定位器,并作好详细的预拼装记录。

9)拆除装配时,单件牛腿等临时点焊处用磨光机打磨光滑。

检验标准

项目

允许偏差mm

跨度最外两端安装孔或两端支撑面最外侧距离

+5.0

-10.0

接口截面错位

2.0

设计要求起拱

±l/5000

设计未要求起拱

l/2000;0

节点处杆件轴线错位

4.0

4.预装构件的现场定位和装配次序:

1)在工厂的构件预装过程中,要考虑工地焊接的焊接收缩余量,对合格构件定位后相互之间必须采用附加的连接件,以保证构件在工地拼装时相对位置准确。

2)由于许多现场安装的构件属组合型截面,因此在详图设计时要考虑现场可操作的焊接位置,同时避免较大焊接工作量。

3)现场如采用整体提升桁架,则各构件在对接处的坡口按有利于工地焊接的方向开设。

六,配合安装公司进行工地拼装:

1.工地拼装场地条件:

1)拼装场地长不小于45m,宽不小于25m,表面平整。

2)有足够的地耐力。

3)有足够的起重设备。

2.对安装公司就有关拼装问题,将工厂预拼装记录及有关注意事项,进行交底.

3十字柱(王字柱)制作工艺:

3.1十字构件:

1)十字柱柱中的BH型钢

在H型钢生产线上进行组立和

焊接,长度加放30mm余量;

十字柱的T型钢下料

典型十字柱装配示意图

后,按原寸资料开焊接坡口,两边同时开。

然后拼接,制作成H型钢,长度加放30mm余量,焊接校正并检验合格后纵向点焊处断开。

(断面外形见下图);

焊接时按图示顺序进行。

a、b部位先用CO2气体保护焊焊接(打底焊),焊完a部位后即焊接b部位。

上层用埋弧焊焊接,先焊b部位,再焊a部位。

c、d部位中的全熔透部位清根,用CO2气体保护焊打底焊接,焊完c部位再焊d部位,然后整条用埋弧焊焊接(非全熔透焊缝直接用埋弧焊焊接),先焊d部位,再焊c部位。

2)十字柱的柱身部分进行组装、焊接,校正;

3)端部切除余量。

切余量时两端各留出3mm端铣余量并进行端铣;

4)最后装配底板、顶板和牛腿等附件。

保证牛腿水平标高、翘曲及中心线偏移等公差满足图纸要求;

保证底板、顶板与柱身垂直度及扭曲不得超差。

3.2十字柱制作注意事项:

1)借用柱断面的筋板,保证柱的直线度。

2)用装配支架保证T型钢与H型钢紧密贴合,用斜楔铁辅助装配。

3)单面装配后,整体翻身装配另一面。

4)焊接时,先焊接筋板与H型钢、T型钢之间的焊缝,翻身焊接背面筋板与H型钢、T型钢之间的焊缝,然后再焊接T型钢与H型钢之间的焊缝。

5)焊接后整体校正。

6)端铣时先以底面向上第1件筋板为基准铣底部,再以铣出后的端面为基准切割余量和端铣。

3.3网架加工工艺:

3.3.1螺栓球的生产

1)螺栓球的生产流程:

45#圆钢经模锻→工艺孔加工→编号→腹杆及弦杆螺孔加工→涂装→包装。

2)圆钢下料采用锯床下料,坯料相对高度H/D为2~2.5,禁用气割。

3)锻造球坯采用胎模锻,锻造温度在1200℃~1150℃下保温,使温度均匀,终段温度不低于850℃,锻造设备采用空气锤或压力机。

锻造后,在空气中自然正火处理。

4)螺纹孔及平面加工应按下述工艺过程进行:

劈平面→钻螺纹底孔→孔口倒角→丝锥攻螺纹。

5)螺纹孔加工在车床上配以专用工装,螺纹孔与平面一次装夹加工。

6)在工艺孔平面上打印球号、加工工号。

7)螺栓球的主要检测控制有:

a.过烧、裂纹:

用放大镜和磁粉控伤检验。

b.螺栓质量:

应达到6H级,采用标准螺纹规检验。

c.允许偏差项目的检查。

检验标准如下:

项次

项目

允许偏差

检验方法

1

球毛坯直径

D≤120

+2.0-1.0

用卡钳、游标卡尺检查

D>120

+3.0-1.5

2

球的圆度

D≤120

1.5

D>120

2.5

3

螺栓球螺孔端面与球心距

±0.20

用游标卡尺、测量芯棒、高度尺检查

4

同一轴线上两螺孔端面平行度

D≤120

0.20

用游标卡尺、高度尺检查

D>120

0.30

5

相邻两螺孔轴线间夹角

±30′

用测量芯棒、高度尺、分度头检查

6

螺孔端面与轴线的垂直度

0.5%r

用百分数

4,杆件生产:

4.1杆件由钢管、封板或锥头、高强螺栓组成,其主要工艺过程有:

钢管下料坡口并编号→钢管与封板或锥头,高强螺栓配套并点焊→焊接(二级焊缝)→抛丸除锈→涂装→包装。

4.2钢管下料、倒坡口采用管子切割机床一次完成。

4.3杆件组装点焊:

按翻样图规定取配对的钢管、锥头或封板以及高强螺栓采用胎具上装点焊。

4.4杆件连接焊接采用二氧化碳气体保护焊或手工电弧焊。

4.5杆件与锥头或封板焊接的焊条采用E4303,焊丝采用ER49-1。

4.6杆件施焊应按GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》和JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》规定执行。

4.7杆件的主要检验控制有:

杆件的坡口及坡口后杆件的长度,要求达到±1mm。

编号及焊缝质量,焊缝质量采用超声波探伤,抽查20%。

涂装质量:

涂装环境温度为大于5℃,湿度为小于80%,采用温湿度计控制用测厚仪检查漆膜厚度,厚度为每遍25μm±5。

允许偏差项目的检验:

长度:

允许偏差±1mm。

轴线不平直度:

允许偏差L/1000,且不大于5mm。

杆件左端面与轴线垂直度:

允许偏差为端头面半径的0.5%。

杆件钢管架捆装装运,以利搬运、堆放,保管。

5,封板、锥头、套筒的生产:

5.1封板的生产:

1)封板的加工按下述工艺过程进行:

圆钢下料→机械加工。

2)封板下料采用锯床下料。

3)按封板标准图在车床上加工。

5.2锥头的生产:

1)锥头的加工工艺过程:

圆钢下料→胎模锻造毛坯→正火处理→机械加工。

2)圆钢下料采用锯床下料

3)锥头锻造毛坯采用压力机胎模锻造,锻造温度在1200℃~1150℃下保温,终锻温度不低于850℃,锻造后在空气中自然正火处理。

4)按锥头标准图在车床上加工。

5.3套筒的生产:

1)套筒制作按下述工艺过程进行,圆料→胎模锻造毛坯→正火处理→机械加工

2)圆钢下料采用锯床下料。

3)采用压力机胎模锻造毛坯,锻造温度在1200℃~1150℃时保温,使温度度均匀,终段温度不低于850℃,锻造后在空气中自然正火处理。

4)按套筒标准图要求车加工。

5)根据设计要求进行除锈处理。

5.4封板、锥头、套筒的主

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